Особенности возникновения экспериментального естествознания  

Историческая справка

Период европейской истории с конца Х1У по начало ХУП века принято называть эпохой Возрождения и подразделять ее на два этапа:

 

- ранний этап - Италия Х1У – ХУ веков; в основном он характеризуется развитием гуманитарных проблем (Ф. Петрарка, Дж. Боккаччо – Х1У век) и борьбой против схоластики. (Схоластика – философское теоретизирование оторванное от жизни, не основывающееся на опыте, практике. Сформировалась и господствовала в эпоху Средневековья; в центре внимание - толкование текстов Аристотеля).

- поздний этап (ХУ – начало ХУП в.); это время возникновения экспериментального естествознания, хотя и гуманитарные проблемы продолжают развиваться.

Вцелом для эпохи Возрождения характерно следующее:

- использование античного культурного наследия: его значение столь велико, что вся эпоха определяется как эпоха Возрождения (Ренессанса); это название подчеркивает возобновление и творческое развитие культуры античности после более чем тысячелетнего забвения;

- значительное уменьшение диктатуры римско-католической церкви: появление лютеранства, кальвинизма;

- возникновение культуры гуманизма: светской культуры, в центре которой стоит ЧЕЛОВЕК, его права, интересы, формирование всесторонне развитой личности;

- существенные сдвиги в сфере производства: развитие горной промышленности, появление доменного металлургического процесса, развитие кораблестроения, военного дела, совершенствование водяных и ветряных двигателей, появление книгопечатания, применение компаса и пороха и т.д.;

- рост интереса к природе и развитие естествознания: природа становится важным объектом не только литературы и изобразительного искусства, но и науки.

    Для становления научно-технического знания рассматриваемого периода характерно следующее:

- развитие математики; необходимо было, прежде всего, восстановить математику как теоретическую, строго доказательную дисциплину и поставить ее на службу развивающейся производственной практике. В этом состояло существенное отличие от положения математики в эпоху античности, когда она расценивалась как «чистая наука», часть философии; теперь важно было развивать математику и как теоретическую, и как прикладную дисциплину;

- возникновение экспериментального и математического естествознания; подлинно научное изучение природы и человека возможно лишь на путях их опытного, экспериментального исследования – развивается методология опыта, формируется эксперимент как важнейший метод научного исследования, возникает неизвестное ранее математическое естествознание;

- существенное изменение астрономии; она становится важнейшей прикладной и теоретической дисциплиной, сочетающей как тщательное наблюдение природы, так и ее строжайшее математическое осмысление; это привело, в частности, к появлению более точных астрономических таблиц, нового календаря, гелиоцентрической системы.

- значительное развитие физики, химии, ботаники, биологии, медицины.

    Среди наиболее значительных ученых эпохи Возрождения следует выделить Л. да Винчи, Н.Коперника,  Г.Галилея.

8. ЛЕОНАРДО ДА ВИНЧИ – ИНЖЕНЕР, ИЗОБРЕТАТЕЛЬ ЭПОХИ

 ВОЗРОЖДЕНИЯ

Итальянский живописец, скульптор, архитектор, ученый, инженер.

Сочетая разработку новых средств художественного языка с теоретическими обобщениями, Леонардо да Винчи (1452 – 1519) создал образ человека, отвечающий гуманистическим идеалам Высокого Возрождения.

Леонардо родился в семье богатого нотариуса и сложился как мастер, обучаясь у Андреа дель Верроккьо в 1467-1472 годах. Методы работы во флорентийской мастерской того времени, где труд художника был тесно сопряжен с техническими экспериментами, а также знакомство с астрономом П. Тосканелли способствовали зарождению научных интересов юного Леонардо.

 Л. да Винчи - первый теоретик экспериментально-математического исследования природы. Он отстаивал решающее значение опыта в познании природы. Истина, считал он, достижима через союз ОПЫТА с ТЕОРИЕЙ (наукой). Наиболее полезным методом познания истины считал АНАЛИТИЧЕСКИЙ метод.

    Л.да Винчи принадлежат многочисленные открытия, проекты, экспериментальные исследования в области математики, естественных наук, механики. Об этом можно судить, исходя из записных книжек и рукописей. Всего сохранилось около 7 тысяч листов.

Искусство и наука, по мнению Леонардо, связаны неразрывно. Отдавая пальму первенства живописи как наиболее интеллектуального, по его убеждениям, вида творчества, мастер понимал ее как универсальный язык (подобный математике в сфере наук), который воплощает все многообразие мироздания посредством пропорций, перспективы и светотени. «Живопись, — пишет Леонардо, — наука и законная дочь природы..., родственница Бога». Изучая природу, истинный художник-естествоиспытатель тем самым познает «божественный ум», скрытый под внешним обликом натуры.

Как ученый и инженер Леонардо да Винчи обогатил проницательными наблюдениями и догадками почти все области знания того времени, считая свои заметки и рисунки набросками к гигантской натурфилософской энциклопедии. Он был ярким представителем нового, основанного на эксперименте естествознания. Особое внимание Леонардо уделял механике, называя ее «раем математических наук» и видя в ней ключ к тайнам мироздания; он попытался определить коэффициенты трения скольжения, изучал сопротивление материалов, увлеченно занимался гидравликой. Многочисленные гидротехнические эксперименты нашли выражение в его новаторских проектах каналов и ирригационных систем. Леонардо принадлежат исследования о падении тела по наклонной плоскости, о центрах тяжести пирамид, об ударе тел, о движении песка на звучащих пластинках; о законах трения, а также изобретение динамометра, одометра, некоторых кузнечных инструментов, лампы с двойным притоком воздуха.

 Страсть к моделированию приводила Леонардо к поразительным техническим предвидениям, намного опережавшим эпоху: таковы наброски проектов металлургических печей и прокатных станов, ткацких станков, печатных, деревообрабатывающих и прочих машин, подводной лодки и танка, а также разработанные после тщательного изучения полета птиц конструкции летальных аппаратов и парашюта.

 Леонардо был близок к созданию гелиоцентрической системы, считая Землю «точкой в мироздании». Изучая устройство человеческого глаза, высказал догадки о природе бинокулярного зрения.

Анатомические исследования: обобщив результаты вскрытий трупов, в детализированных рисунках, изучая функции органов, Леонардо рассматривал организм как образец «природной механики». Особое внимание уделял проблемам эмбриологии и сравнительной анатомии, стремился ввести экспериментальный метод в биологию. Утвердив ботанику как самостоятельную дисциплину, дал классические описания листорасположения, гелио- и геотропизма, корневого давления и движения соков растений. Явился одним из основоположников палеонтологии, считая, что окаменелости, находимые на вершинах гор, опровергают представления о «всемирном потопе».

Из работы Л. да Винчи «ОБ ИСТИННОЙ И ЛОЖНОЙ НАУКЕ»

 Утверждают, что механическим является то знание, которое порождено опытом, научным знанием - то, которое рождается и завершается в мысли, а полумеханическим — то, которое рождается от науки и завершается в деятельности рук (operatione manuale). Но мне кажется, что пусты и полны заблуждений те науки, которые не порождены опытом, отцом всякой достоверности, и не завершаются в наглядном опыте, т.е. те науки, начало, середина или конец которых не проходят ни через одно из пяти чувств. И если мы подвергаем сомнению достоверность всякой ощущаемой вещи, тем более должны мы подвергать сомнению то, что восстает против ощущений, каковы, например, вопросы о сущности Бога и души и тому подобные, по поводу которых всегда спорят и сражаются. И поистине всегда там, где недостает разумных доводов, там их заменяет крик, чего не случается с вещами достоверными. Вот почему мы скажем, что там, где кричат, там истинной науки нет, ибо истина имеет одно-единственное решение, и когда оно оглашено, спор прекращается навсегда. И если спор возникает снова и снова, то эта наука - лживая и путанная, а не возродившаяся [на новой основе] достоверность. Истинные науки — те, которые опыт заставил пройти сквозь ощущения и наложил молчание на языки спорщиков. Истинная наука не питает сновидениями своих исследователей, но всегда от первых истинных и доступных познанию начал постепенно продвигается к цели при помощи истинных заключений, как это явствует из первых математических наук, называемых арифметикой и геометрией, т. е. числом и мерой. Эти науки с высшей достоверностью трактуют о величинах прерывных и непрерывных. Здесь не будут возражать, что дважды три больше или меньше шести или что в треугольнике углы меньше двух прямых углов. Всякое возражение оказывается здесь разрушенным, будучи приведено к вечному молчанию. И этими науками наслаждаются в мире их почитатели, чего не могут дать обманчивые науки мысленные. <...>

Опыт никогда не ошибается, ошибаются только суждения ваши, которые ждут от него вещей, не находящихся в его власти. Несправедливо жалуются люди на опыт, с величайшими упреками виня его в обманчивости. Оставьте его в покое и обратите свои жалобы на собственное невежество, которое заставляет вас быть поспешным, и, ожидая от опыта в суетных и вздорных желаниях вещей, которые не в его власти, говорить, что он обманчив! Несправедливо жалуются люди на неповинный опыт, часто виня его в обманчивых и лживых показаниях. <...>

Ни одно человеческое исследование не может называться истинной наукой, если оно не прошло через математические доказательства. И если ты скажешь, что науки, начинающиеся и кончающиеся в мысли, обладают истиной, то в этом нельзя с тобой согласиться, а следует отвергнуть это по многим причинам, и, прежде всего, потому, что в таких чисто мысленных рассуждениях не участвует опыт, без которого нет никакой достоверности. <...>

9. Г. Галилей – основатель экспериментального

Естествознания.

Галилео Галилей (1564-1642) происходил из знатной, но обедневшей дворянской семьи, получил прекрасное образование, преподавал во многих итальянских университетах, уделяя огромное внимание исследовательской работе.

Еще в детские годы Г. Галилей увлекался конструированием механических игрушек, мастерил действующие модели машин, мельниц и кораблей. Умение наблюдать и делать выводы из увиденного отличало Г. Галилея всю жизнь. Свое первое важное открытие он сделал в юности: наблюдая качания люстры в Пизанском соборе, установил закон изохронности колебаний маятника - независимость периода колебаний от величины отклонения. Уже тогда Г. Галилей понял: природа может достигать большого малыми средствами, все ее проявления, как бы незначительны они ни казались, должны быть в одинаковой мере изучаемы. По существу, это высказывание можно считать декларацией экспериментального подхода к изучению явлений природы.

В годы юности Г. Галилея практически безраздельно господствовали представления, сформировавшиеся еще во времена античности. Некоторые из них, например, геометрия Евклида и статика Архимеда, сохранили свое значение и в наши дни. Однако многие положения античной науки, обретшие статус непререкаемых догм, не выдержали испытания временем и оказались отвергнутыми, когда главным арбитром в науке был признан опыт. В первую очередь, это относится к механике Аристотеля и многим другим его естественнонаучным представлениям. Но именно эти ошибочные положения стали фундаментом официального «идеологического кредо» и требовались не только способности к независимому мышлению, но и просто мужество, чтобы выступить против него. Одним из первых на это отважился Г. Галилей, провозгласивший основой познания – опыт, эксперимент.

Важнейшие научно-технические достижения Г. Галилея следующие:

- создание основ современной механики, чему способствовали: разработка идей об относительности движения, свободного падения и движения тел по наклонной плоскости, формулировка законов инерции, сложения движений;

- открытие закона изохронность колебаний маятника;

- математический расчет прочности балок;

- разработка принципа относительности, ставшего основой современной теории относительности. Отказавшись от представлений Аристотеля о движении, Г. Галилей пришел к выводу, что движение (имеются в виду только механические процессы) относительно, то есть необходимо уточнять, по отношению к какому «телу отсчета» оно происходит;

    - революционный переворот в космологии: построив телескоп с 32-кратным увеличением, Г. Галилей открыл горы на Луне, 4 спутника Юпитера, фазы у Венеры, пятна на Солнце. Эти астрономические открытия были описаны в сочинении, вышедшем в 1610 году под гордым названием «Звездный вестник».

 Активная защита гелиоцентрической системы привела к тому, что Г. Галилей был в 1633 году подвергнут суду инквизиции, вынудившей его отречься от учения Н. Коперника. До конца жизни ученый считался «узником инквизиции» и принужден был прекратить преподавательскую, научно-исследовательскую деятельность жить на своей вилле близ Флоренции. В 1992 папа Иоанн Павел II объявил решение суда инквизиции ошибочным и реабилитировал Г. Галилея.